Nouvel indice sur la propagation des cellules cancéreuses

Les scientifiques ont trouvé un nouvel indice sur une question importante dans la recherche sur le cancer: comment les cellules cancéreuses se propagent-elles? La clé réside dans les modifications de leurs propriétés d'adhérence ou d'adhérence: elles se décollent sur le site de la tumeur d'origine, puis se rattrapent sur un nouveau site. Les changements impliquent des interactions moléculaires entre les cellules et la matrice extracellulaire, le «scaffolding» qui maintient les cellules en place pour former un tissu tridimensionnel.
Ces découvertes sont importantes car 90% des décès par cancer sont causés non par des tumeurs primitives mais par des tumeurs métastatiques, celles qui se développent à partir de cellules ayant voyagé du site d'origine vers une autre partie vitale du corps.
Dans le numéro en ligne du 9 octobre de Communications NatureSangeeta Bhatia, chef d’étude, et ses collègues affirment que leurs résultats offrent de nouvelles cibles potentielles pour les médicaments contre le cancer.
Bhatia, ingénieur en biologie et professeur au Massachusetts Institute of Technology aux Etats-Unis, a déclaré dans un communiqué de presse:
"À mesure que les cellules cancéreuses deviennent plus métastatiques, il peut y avoir une perte d'adhérence aux structures tissulaires normales. Alors qu'elles deviennent plus agressives, elles acquièrent la capacité de s'accrocher et de se développer, des molécules normalement absentes des tissus sains. se trouvent dans les sites de métastases tumorales. "
Trouver un moyen de les empêcher de grandir sur les nouveaux sites pourrait interférer avec la maladie métastatique, ajoute-t-elle. Cela pourrait être suffisant pour entraver la croissance des tumeurs secondaires.
L'échafaudage qui aide les cellules à former une structure tridimensionnelle dans les tissus est la matrice extracellulaire. La matrice joue également un rôle important dans le contrôle des cellules. Les protéines appelées intégrines se trouvent à la surface des cellules et se comportent comme des ancres, elles maintiennent les cellules attachées à la matrice.
Mais lorsque les cellules cancéreuses se préparent à migrer (métastaser), les ancres d’intégrines. Dans leur étude, Bhatia et ses collègues ont découvert comment.

Qu'ont-ils fait

Ils ont génétiquement modifié des souris pour développer un cancer du poumon, puis ont pris des cellules de quatre sites dans leur corps: des tumeurs primaires du poumon qui se sont propagées (métastasées), des tumeurs primitives non métastasées, des métastases des poumons notes, et des tumeurs métastatiques qui ont voyagé vers des sites plus éloignés, comme le foie.
En utilisant une méthode qu'ils avaient mise au point il y a quelque temps, ce qui a beaucoup amélioré leur capacité à étudier l'adhésion cellulaire, ils ont exposé chaque type de cellule à environ 800 paires de molécules de la matrice extracellulaire.
Ils ont placé de minuscules taches de cellules sur des lames de microscope et chacune a ajouté deux protéines différentes de la matrice extracellulaire. Ils pourraient alors examiner dans quelle mesure les cellules de chaque type de tumeur collaient (adhéraient) aux paires de protéines.

Trouver la paire la plus collante

La nouvelle méthode leur a permis d'étudier les interactions de beaucoup plus de molécules avec plus de cellules qu'auparavant. De plus, en leur permettant d'étudier des paires de molécules, ils pourraient rechercher des synergies d'adhésion, où les paires de molécules travaillent ensemble pour ancrer la cellule.
Une réelle surprise est apparue lorsque l’équipe a découvert que, pour les propriétés d’adhérence, les cellules métastatiques de différentes tumeurs primitives étaient plus proches les unes des autres que celles des autres cellules de la tumeur primaire.
La fibronectine et la galectine-3 ont été l'une des paires les plus importantes pour les tumeurs métastatiques. Les deux protéines contiennent ou se lient aux sucres.

Différentes voies pour différentes cellules

L'auteur principal, Nathan Reticker-Flynn, étudiant au doctorat dans le laboratoire de Bhatia, déclare: Bien que les cellules tumorales métastatiques partagent des caractéristiques d'adhésion, elles peuvent prendre différentes voies pour y parvenir.
Certaines cellules tumorales semblent modifier la combinaison des intégrines qu'elles expriment, tandis que d'autres modifient les types de sucres à leur surface.
Le résultat est que tous ces changements entraînent une adhérence (affinité) plus élevée ou plus faible pour certaines molécules de la matrice extracellulaire.
Les chercheurs ont trouvé des résultats similaires lorsqu'ils ont examiné des échantillons de tumeurs humaines primaires et métastatiques. Une chose qu'ils ont notée était que plus la métastase était agressive, plus il y avait de galectine-3.

Les tumeurs ouvrent la voie à de nouveaux sites

Il existe déjà des preuves que les tumeurs préparent un site éloigné pour la migration en envoyant des molécules qui modifient les environnements de ces sites pour faciliter la croissance des cellules cancéreuses. Les chercheurs suggèrent qu'une partie de ce processus pourrait être une accumulation de galectine-3 et d'autres molécules.
"Il y a beaucoup de preuves suggérant qu'une niche hospitalière pour les cellules tumorales est en train d'être établie avant même l'arrivée des cellules et l'établissement d'une maison là-bas", explique Reticker-Flynn.

Potentiel de nouvelles cibles médicamenteuses

Les chercheurs suggèrent que leurs résultats offrent de nouvelles cibles potentielles pour bloquer les métastases. Une alternative à la focalisation sur une mutation génétique particulière serait de se concentrer sur une interaction particulière protéine-protéine ou protéine-sucre.
"Si ces changements confèrent beaucoup de potentiel métastatique, nous pouvons commencer à réfléchir à la manière dont vous ciblez cette interaction en particulier", explique Reticker-Flynn.
L'équipe a déjà essayé de voir si cela fonctionnait: ils ont éliminé un gène si moins d'intégrine a été exprimée à la surface des cellules cancéreuses qu'ils avaient identifié comme interagissant avec la paire de fibronectine et de galectine-3. Les tumeurs ne se sont pas répandues autant chez ces souris.
Une autre possibilité pour le développement de médicaments est de bloquer les sites de liaison sur la fibronectine et la galectine-3 avec des anticorps, donc les cellules tumorales ne peuvent pas s'y ancrer.
L’équipe essaie maintenant de découvrir plus de détails sur la façon dont les cellules tumorales interagissent avec la galectine-3 et élabore une liste de médicaments candidats susceptibles d’arrêter ces interactions.
Les fonds pour l'étude provenaient de Stand Up to Cancer, du projet de cellules tumorales circulantes de l'Institut Koch, du Harvard Stem Cell Institute, du National Cancer Institute, du Howard Hughes Medical Institute et du Ludwig Center du MIT.
Écrit par Catharine Paddock PhD